膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境過程中的應(yīng)用分析

孔磊 張楠

摘要：隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)用的化學物料中混合物的種類非常復(fù)雜，需要將有用的物質(zhì)分離出來，作為生產(chǎn)的需要，這對于分離技術(shù)發(fā)展是一種有力的推動。然而我們的自然資源隨著開發(fā)利用的加劇，已經(jīng)在漸漸的在減少。以此，對于是新的分離技術(shù)要求也更加迫切，隨著膜分離、反應(yīng)分離聯(lián)用等技術(shù)的出現(xiàn)，極大地推動了資源的利用效率。而膜分離技術(shù)是其中最為完善，也是應(yīng)用最廣的一種新型分離技術(shù)，尤其適用于處理工業(yè)廢水以及生活污水。本文將對膜分離技術(shù)的相應(yīng)原理進行探討，希望對今后相關(guān)內(nèi)容的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)水環(huán)境處理；環(huán)境工程；應(yīng)用

前言

水不可再生資源，對于人民的生產(chǎn)生活又是不可或缺的。我國水資源豐富，但是人均占有量遠低于世界平均水平，因此對于水資源的利用技術(shù)的研究十分迫切。隨著工業(yè)化進程的的不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中需要分離一些涉及的各種混合物化學物料，這就對分離技術(shù)提出了更高的要求。膜分離技術(shù)其實就是采用一張具有特殊選擇性能的薄膜，借用外力的作用對混合物進行分離、提純并進行濃縮的一種新型分離技術(shù)。這種膜必須具有選擇性能，確保有的物質(zhì)可以通過，有的物質(zhì)不能通過，現(xiàn)在多數(shù)用的膜是固體的，當然這種膜還有液相以及氣相。目前，國家高度重視這種技術(shù)，使其使用范圍不斷擴大，除了用于純水生產(chǎn)與海水淡化，還用于苦咸水淡化、含油廢水以及鍋爐脫鹽水等各方面，不僅帶來了經(jīng)濟效益，也有利于保護環(huán)境。

1 膜分離技術(shù)應(yīng)用原理

1.1 應(yīng)用物理性質(zhì)的原理

所謂物理性質(zhì)其實就是質(zhì)量、體積大小以及幾何形狀等方面的差異，膜在這里根據(jù)不同混合物的不同的物理性質(zhì)，充當篩子的作用，對混合物進行分離。

1.2 應(yīng)用化學物質(zhì)的原理

這里主要是指混合物通過分離膜的速度。我們可以將這種速度分為兩種。一種是指經(jīng)由膜的表面，與混合物進行接觸，從而進入膜內(nèi)的速度，即溶解速度；另一種是擴散速度，即在進入膜內(nèi)后，從膜的表面擴散到膜另外面的速度。溶解速度主要是由混合物以及使用分離的材料膜的化學性質(zhì)決定，而擴散速度則不僅取決于混合物以及適用分離的材料膜的化學性質(zhì)，而且跟物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有著極大的關(guān)系。

2 膜分離技術(shù)的類型

膜分離技術(shù)包括很多種，這里主要簡單介紹幾種分離技術(shù)：

2.1 微濾分離技術(shù)（MF）

微濾分離技術(shù)是一種比較高級的過濾技術(shù)，采用篩分原理并將壓力差作為某種助推力對膜進行分離的過程。與普通過濾相比，相關(guān)技術(shù)原理是不變的，只是進行過濾的微粒稍微小一點，比普通過濾技術(shù)更加先進。

2.2 超濾分離技術(shù)（UF）

超濾分離技術(shù)主要是去除水中的雜質(zhì)，屬于壓力驅(qū)動的膜分離過程。該分離技術(shù)廣泛用于分離大分子物質(zhì)，膠體以及蛋白質(zhì)等，對取出廢水中的懸浮物、膠體以及雜質(zhì)等起到重大的作用，可以替代活性炭過濾器以及多介質(zhì)過濾器。

2.3 反滲透分離技術(shù)（RO）

反滲透分離技術(shù)在高壓的情況下會及時阻止某些病毒、細菌或者某些鋅、鈣等離子等，而水分子則可以順利通過，從而獲得較高質(zhì)量的純水。

2.4 納濾分離技術(shù)（NF）

納濾分離技術(shù)其實也是一種分子級的膜分離技術(shù)，其進行溶解組分最好是大小在1nm左右。

2.5 電滲析分離技術(shù)（ED）

電滲析分離技術(shù)其實是一種通過電能來進行膜分離的技術(shù)。該分離技術(shù)采用直流電作為助推力，將陰、陽離子透過膜對水中的陰、陽離子進行選擇，使得兩種水體之間的通過膜發(fā)生相互轉(zhuǎn)移，從而發(fā)生物質(zhì)分離過程。該技術(shù)借助直流電的作用，采用電位差作為助推力，然后通過離子交換膜的選擇透過性將溶液中的電解質(zhì)分離出來，然后達到將溶液濃縮、淡化以及對溶液提純。

2.6 動態(tài)膜（DM）

動態(tài)膜分離技術(shù)其實不僅包括動態(tài)膜分離層本身還包括動態(tài)膜的載體。所謂載體其實就是指通過不銹鋼絲網(wǎng)等大孔徑材料對動態(tài)膜進行承載。而動態(tài)膜分離層本身其實就是該技術(shù)的主體，其不僅依附在動態(tài)膜載體上，而且還行使著分離功能的濾餅層或者污泥層。就目前而言，動態(tài)膜分離技術(shù)還處在不斷發(fā)展之中，在進行污水處理方面還是處在不斷嘗試的階段。

3 膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用是越來越廣泛，既可以用來給水處理，關(guān)鍵是還可以用來進行污水處理，造福環(huán)境工程。下面我們主要闡述膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。

3 .1 工業(yè)廢水的處理

（1）石化廢水處理。王立國等人曾展開對勝利油田的含油污水進行實驗，采用的裝置是中空纖維超濾。他們在設(shè)計時，將規(guī)模設(shè)為每小時1.5t，在進行過濾后，水中的懸浮固體含量以及含油量分別為0.56mg/L與0.5mg/L，這種設(shè)計完全可以滿足地滲透油層注水對水質(zhì)的要求。而2004年北京燕山石化則是采用了超濾工藝對28800t/年的污水進行重復(fù)利用。

（2）含重金屬廢水處理。G.Sznej等曾采用乳狀液膜法對含重金屬錫的廢水進行處理，并且取得了良好的效果。有一家奧地利的公司也采用這種方法對粘膠纖維廠含鋅廢水進行處理，這使得廢水中的含鋅濃度大大降低，從350mg/L降到5mg/L。我國也曾建立類似的裝置并在料液酸度較低的情況下來對鋅的質(zhì)量濃度進行處理，處理后的含鋅質(zhì)量濃度低到5mg/L，完全符合國家排放的標準。此方法不僅獲得較好的經(jīng)濟效益，更加有利于環(huán)境工程的建設(shè)。

（3）造紙廢水處理。有研究學者在對造紙黑水進行處理時通過乳狀液膜法進行，達到了預(yù)期的效果。而還有研究者采用了微濾預(yù)處理與納濾膜處理結(jié)合起來處理造紙廢水。在去除溶解性有機物時，一定要在處理前將絮凝加入其中，微濾分離根本去除不了這種溶解性有機物，絮凝可以降低COD，從而降低膜的硬度，順利除去水中的離子。

（4）有機廢水處理。劉國光等人在進行有機廢水處理時，采用的是乳狀液膜體系來處理醋酸質(zhì)量的濃度，在適宜的環(huán)境下操作后，使得醋酸濃度為1000mg/L廢水的提取率超過96%。

（5）其他廢水處理。某研究院曾研制了可以從高溶度廢水中對資源進行回收的工藝，即液膜分離。其研究主要是利用液膜分離工藝來從農(nóng)藥廢水中的酚以及含氰廢水中的氰化物進行回收，此外還可以利用該工藝對燃料廢水進行處理，這些都取得了非常好的效果。

3 .2 生活污水的處理

早在20世紀90年代中期，日本就建了39座利用膜分離技術(shù)來進行污水處理的廠，并全部投入使用，還有超過100座高樓利用MBR法將處理好的污水回收到中水管道，并使得這些系統(tǒng)的出水量都符合深度處理的標準，從而大大造福環(huán)境工程。有研究學者曾利用某種微濾膜裝置來對城市的污水進行處理，該裝置的規(guī)模為800m3/d。在使用這種裝置后發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)達到了一般生活非飲用水的標準。在這三種情況下可以正常運行超過30d，依次為13.9、16.7 以及20.8L/（m2 h）。這種裝置將生活污水中去除COD超過90%，在出水COD 20到30mg/L中，污水中的懸浮固體絕大部分都被截留以及分離。

4 結(jié)語

膜分離技術(shù)屬于某種新技術(shù)，與傳統(tǒng)分離相比，過程并沒有什么變化，操作方面還是蒸發(fā)、萃取以及深冷分離等。這種技術(shù)可以在常溫下進行操作，這種技術(shù)擁有設(shè)備簡單、運行費用低等特點，不僅能夠降低能耗，還有利于提高效率?，F(xiàn)如今，世界水處理都朝著開發(fā)水資源，通過廢水回收來緩解水資源的壓力，并達到保護環(huán)境的目的。隨著工業(yè)化技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些化學物料里面所涉及的各種混合物越來越多，這些對于分離技術(shù)的要求也是日益提高。膜分離技術(shù)一旦獲得發(fā)展，在水處理領(lǐng)域定能獲得更加廣泛的應(yīng)用。加之膜材料性能不斷改進，技術(shù)越來越高，可能取代常規(guī)水處理的工藝，在處理污水以及供水處理方面發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻：

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